模拟电子技术基础第八章

1、第 8 章 波形的发生和信号的转换习题8.1 判断下列说法是否正确，用“”和“”表示判断结果。(1)在图 t8.1 所示方框图中，产生正弦波振荡的相位条件是af。( ) (2)因为 rc 串并联选频网络作为反馈网络时的0of，单管共集放大电路的0oa，满足正弦波振荡电路的相位条件naf2，故合理连接它们可以构成正弦波振荡电路。( ) (3)在 rc 桥式正弦波振荡电路中，若rc 串并联选频网络中的电阻均为r，电容均为c，则其振荡频率1/ofrc。( ) (4)电路只要满足1fa，就一定会产生正弦波振荡。( ) (5)负反馈放大电路不可能产生自激振荡。( ) (6)在 lc 正弦波振荡电路中，不

2、用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。( ) 8.2 判断下列说法是否正确，用“”和“”表示判断结果。(1) 为使电压比较器的输出电压不是高电平就是低电平，就应在其电路中使集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入正反馈。( ) (2)如果一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。( ) (3)输入电压在单调变化的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。( ) (4)单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。( ) 8.3 选择合适答案填入空内。a.容性b.阻性c.感性(1)

3、lc 并联网络在谐振时呈( b )； 在信号频率大于谐振频率时呈( a )；在信号频率小于谐振频率时呈( c )。(2)当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率时，石英晶体呈( b ) ；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈( c )；其余情况下，石英晶体呈( a )。(3)信号频率off时， rc 串并联网络呈 ( b )。8.4 判断 图 p8.4 所示各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。 设图 (b)中 c4容量远大于其它三个电容的容量。(a) (b) 图 p 8.4 解 ： 图 (a)所 示 电 路 有 可 能 产 生 正 弦 波 振 荡 。 因 为 共

4、射 放 大 电 路 输 出 电 压 和 输 入 电 压 反 相(180oa)，且图中三级rc 移相电路为超前网络，在信号频率为0 到无穷大时相移为270o0o，因此存在使相移为180o的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率fo，故可能产生正弦波振荡。图 (b) 所 示 电 路 有 可 能 产 生 正 弦 波 振 荡 。 因 为 共 射 放 大 电 路 输 出 电 压 和 输 入 电 压 反 相(0180a)，且图中三级rc 移相电路为滞后网络，在信号频率为0 到无穷大时相移为-270o0o，因此存在使相移为 - 180o的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率fo，故可能产生正弦波振荡。

5、8.5 电路如 图 p8.4 所示，试问：(1)若去掉两个电路中的r2和 c3，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？(2)若在两个电路中再加一级rc 电路，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？解： (1)不能。因为图 (a)所示电路在信号频率为0 到无穷大时相移为180o0o，图 (b)所示电路在信号频率为 0 到无穷大时相移为0o- 180o，在相移为 180o时反馈量为，因而不可能产生正弦波振荡。(2)可能。因为存在相移为180o的频率，满足正弦波振荡的相位条件，且电路有可能满足幅值条件，因此可能产生正弦波振荡。8.6 电路如 图 p8.6 所示，试求解： (1)rw的下限值；

6、 (2)振荡频率的调节范围。图 p8.6 解： (1)根据起振条件2 ,2fwwrrr rk故 rw的下限值为2k。(2)振荡频率的最大值和最小值分别为0max111.62fkhzrc，0 m i n1211452 ()fhzrr c。8.7 电路如 图 p8.7 所示，稳压管起稳幅作用，其稳压值为 6v。试估算：(1)输出电压不失真情况下的有效值；(2)振荡频率。解： (1)设输出电压不失真情况下的峰值为 uom，此时13npomuuu由图可知：1233omomomzuuuu392omzuuv。图 p 8.7有效值为：6.362omouuv(2)电路的振荡频率: 19.952ofhzrc8.

7、8 电路如 图 p8.8 所示。(1)为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“+”和“ - ” ；并说明电路是哪种正弦波振荡电路。(2)若 r1短路，则电路将产生什么现象？(3)若 r1断路，则电路将产生什么现象？(4)若 rf短路，则电路将产生什么现象？(5)若 rf断路，则电路将产生什么现象？解： (1)上“ - ” 下“+ 。(2)输出严重失真，几乎为方波。(3)输出为零。图 p 8.8(4)输出为零。(5)输出严重失真，几乎为方波。8.9 图 p8.9 所示电路为正交正弦波振荡电路，它可产生频率相同的正弦信号和余弦信号。已知稳压管的稳定电压 uz =6v，rl= r2= r3 = r4

8、 = r5 = r， cl = c2 = c。图 p8.9 (1)试分析电路为什么能够满足产生正弦波振荡的条件；(2)求出电路的振荡频率；(3)画出1ou和2ou的波形图，要求表示出它们的相位关系，并分别求出它们的峰值。解： (1)在特定频率下，由a2组成的积分运算电路的输出电压2ou超前输入电压1ou90o，而由 a1组成的电路的输出电压1ou滞后输入电压2ou90o，因而1ou和2ou互为依存条件，即存在f0满足相位条件。在参数选择合适时也满足幅值条件，故电路在两个集成运放的输出同时产生正弦和余弦信号。(2)根据题意列出方程组：111112pnoruuurr12111143popopuuu

9、uujcrr11252521ooouuurjcjr c或改写为：112pouu11212poopuuuujrc21oojrc uu解图 8.9解方程组，可得：2()2rc，或2rc。即012frc。(3)输出电压 u2最大值 u02max =uz=6v对方程组中的第三式取模，并将00222frc代入可得122oouu，故1max2max28.5oouuv。若 uo1为正弦波，则uo2为余弦波，如 解图 8.9 所示。8.10 分别标出 图 p8.10 所示各电路中变压器的同名端，使之满足正弦波振荡的相位条件。(a) (b) (c) (d) 图 p8.10 解：图 p8.10 所示各电路中变压器

10、的同名端如解图 p8.10 所示。(a) (b) (c) (d) 解图 p8.10 8.11 分别判断 图 p8.11 所示各电路是否可能产生正弦波振荡。(a) (b) (c) (d) 图 p8.11 解： (a)可能（电容三点式）(b)不能（电感与 re之间的连线应串入隔直电容）(c)不能（同 (b)， 同名端错误。 ）(d)可能（电容三点式）8.12 改正 图 p8.11(b)、(c)所示两电路中的错误，使之有可能产生正弦波振荡。解： 应在 (b)所示电路电感反馈回路中加耦合电容。应在 (c)所示电路放大电路的输入端（基极）加耦合电容，且将变压器的同名端改为原边的上端和副边的上端为同名端，

11、或它们的下端为同名端。改正后的电路如解图 p8.11(b)、(c) 所示。(b) (c) 解图 p8.11 8.13 试分别指出 图 p8.13 所示电路中的选频网络、正反馈网络和负反馈网络，并说明电路是否满足正弦波振荡的条件。(a) (b) 图 p8.13 解：在图 (a)所示电路中，选频网络：c 和 l；正反馈网络： r3、c2和 rw；负反馈网络： c 和 l。电路满足正弦波振荡的相位条件。在图 (b)所示电路中，选频网络：c2和 l；正反馈网络： c2和 l ；负反馈网络： r8。电路满足正弦波振荡的相位条件。8.14 试分别求解 图 p8.14 所示各电路的电压传输特性。(a) (b

12、) (c) (d) (e) 图 p8.14 解：图(a)所示电路为单限比较器，18ozuuv，3tuv,其电压传输特性如解图 p8.14 (a)所示。图(b)所示电路为过零比较器，0.2olduuv，6ohzuuv，0tuv。其电压传输特性如解图 p8.14(b)所示。图(c)所示电路为反相输入的滞回比较器，6ozuuv。令121212porefnirruuuuurrrr求出阈值电压：120 ,4ttuv uv其电压传输特性如解图 p8.14(c)所示。图(d)所示电路为同相输入的滞回比较器，6ozuuv。令12112123poinrruuuuvrrrr求出阈值电压：121.5 ,7.5ttu

13、v uv其电压传输特性如解图 p8.14(d)所示。图(e)所示电路为窗口比较器，5ozuuv，3tuv，其电压传输特性如解图 p8.14(e)所示。(a) (b) (c) (d) (e) 解图 p8.14 8.15 已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图 p8.15(a)、(b)、(c)所示，它们的输入电压波形均如图(d)所示，试画出uo1、uo2和 uo3的波形。(a) (b) (c) (d) 图 p8.15 解：根据三个电压比较器的电压传输特性，画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如解图 p8.15所示。解图 p8.15 8.16 图 p8.16 所示为光控电路的一部分，它将连续变

14、化的光电信号转换成离散信号（即不是高电平，就是低电平），电流 i 随光照的强弱而变化。(1)在 al和 a2中，哪个工作在线性区？哪个工作在非线性区？为什么？(2)试求出表示uo与 ii关系的传输特性。图 p8.16 解： (1)al工作在线性区（电路引入了负反馈）; a2工作在非线性区（电路仅引入了正反馈）。(2) uo1与 ii关系式为：11100oiiui riuo与 uol的电压传输特性如解图 p8.16(a)所示 (10.5tuv，25.5tuv)，因此 uo与 ii关系的传输特性如 解图 p8.16 (b)所示。与1tu、2tu所对应的1ii、2ii分别为： 5a和 55a。(a)

15、 (b) 解图 p8.16 8.17 设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图 p8.15 (a)、(b)、(c)所示。要求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为50k 。解 ： 具 有 图 p8.15 (a)所 示电 压 传 输 特性 的 电压 比 较器为 同 相 输 入的 单 限比 较 器。输 出 电 压6ozuuv，阈值电压：2tuv，电路如 解图 p8.17(a)所示。具 有 图p8.15 (b) 所 示 电 压 传 输 特 性 的 电 压 比 较 器 为 反 相 输 入 的 滞 回 比 较 器 。 输 出 电 压6ozuuv； 阈 值 电 压 ：120 ,2ttuv uv，

16、说 明 电 路输 入 有uref作 用 ， 根 据 ：121212porefnirruuuuurrrr列方程，令 r2 = 50k，可解出 rl = 10k，uref = l.2v 。电路如 解图 p8.17( b）所示。具 有 图p8.15(c) 所 示 电 压 传 输 特 性 的 电 压 比 较 器 为 窗 口 单 限 比 较 器 。 输 出 电 压0 ,6olohuv uv，阈值电压：120 ,2ttuv uv。电路如 解图 p8.17(c)所示。(a) (b) (c) 解图 p8.17 8.18 在图 p8.18 所示电路中，已知r1=10k，r2=20k ，c = 0.01f,集成运

17、放的最大输出电压幅值为12v ，二极管的动态电阻可忽略不计。(1)求出电路的振荡周期；(2)画出 uo和 uc的波形。图 p8.18 解图 p8.18 解： (1)振荡周期：12()ln33.3trr cms(2)脉冲宽度：11ln31.1trcmsuo和 uc的波形如 解图 8.18 所示。8.19 图 p8.19 所示电路为某同学所接的方波发生电路，试找出图中的三个错误，并改正。图 p 8.19 解图 p8.19解：图 p8.19 所示电路中有三处错误：(1)集成运放“ +” 、 “- ”接反； ( 2 ) r、c 位置接反； (3)输出限幅电路无限流电阻。改正后的电路如解图 8.19 所

18、示。8.20 波形发生电路如 图 p8.20 所示，设振荡周期为t，在一个周期内1ozuu的时间为tl，则占空比为 tl/ t ；在电路某一参数变化时，其余参数不变。选择增大、 不变或 减小填入空内：图 p8.20 当 r1增大时， uo1的占空比将，振荡频率将，uo2的幅值将；若 rwl的滑动端向上移动，则uo1的占空比将，振荡频率将，uo2的幅值将；若 rw2的滑动端向上移动，则uo1的占空比将， 振荡频率将,uo2的幅值将。解： 设 rwl、rw2在未调整前滑动端均处于中点，则应填入， ，；， ， ； ， ， 。8.21 在图 p8.20 所示电路中，已知rwl的滑动端在最上端，试分别定

19、性画出rw2的滑动端在最上端和在最下端时 uo1和 uo2的波形。解： uo1和 uo2的波形如 解图 p8.21 所示。(a)rw2滑动端在最上端(b) rw2滑动端在最下端解图 p8.21 8.22 电路如 图 p8.22所示，已知集成运放的最大输出电压幅值为12v , ui的数值在 uo1的峰 -峰值之间。(1) 求解 uo3的占空比与 ui的关系式；(2)设 ui2.5v ，画出 uo1、uo2和 uo3的波形。图 p8.22 解： 在图 p8.22 所示电路中， al 和 a2组成矩形波一三角波发生电路。(1)在 a2组成的滞回比较器中，令322123230poorruuurrrr求

20、出阈值电压：236tomruuvr在 al组成的积分运算电路中，运算关系式为22111()( )ooouuttutrc在二分之一振荡周期内，积分起始值：11( )6otutuv，终了值：11( )6otutuv，212oomuuv，代入上式得：5716( 12)610102t求出振荡周期：2 0tms求解脉冲宽度t1： 11(),2iomttuuurc16600iut求解占空比：1612itut(2) uo1、uo2和 uo3的波形如 解图 8.22 所示。解图 p8.22 8.23 试将正弦波电压转换为二倍频锯齿波电压，要求画出原理框图来，并定性画出各部分输出电压的波形。解： 原理框图和各部

21、分输出电压的波形如解图 p8.23 所示。解图 p8.23 8.24 试分析 图 p8.24 所示各电路输出电压与输入电压的函数关系。(a) (b) 图 p8.24 解： 图示两个电路均为绝对值运算电路。运算关系式分别为(a) oiuu；(b) 1loiruur。8.25 电路如 图 p8.25 所示。 (1) 定性画出 uo1和 uo的波形； (2)估算振荡频率与ui的关系式。图 p8.25 解： (1) uo1和 uo的波形如解图p8.26 所示。(2)求解振荡频率：首先求出电压比较器的阈值电压，然后根据振荡周期近似等于积分电路正向积分时间求出振荡周期，振荡频率是其倒数。8tzuuv；11tituu turc；12tiu rctu；10.6252iitufuu rc解图 p8.25 8.26 已知 图 p8.26 所示电路为压控振荡电路，晶体管t 工作在开关状态，当其截止时相当于开关断开，当其导通时相当于开关闭合，管压降近似为零；ui 0 。(1)分别求解t 导通和截止时uo1和 ui的运算关系式uo1 =f